白腐菌对小麦秸秆腐熟的增效作用

章淑艳，赵丛波，秦艳梅，胡常英，马清河

（河北省科学院微生物研究所，河北 保定 071051）

小麦秸秆是农业有机固体废弃物中一类重要的可再生生物资源［1］，但由于现有技术条件的限制，这类生物资源的很大一部分并没有得到有效合理利用，相反，农民往往采用焚烧的方法处理掉，成了严重的环境污染源。堆肥虽是一种秸秆合理利用的好方法，但长的堆制腐熟周期却成了限制其推广应用的制约因素［2］。目前市场上有机物料腐熟剂所含功能微生物大都为对纤维素、半纤维素分解能力较强的菌种。而对于秸秆降解速度起关键作用亦即阻碍作用的木质素降解的研究却很少有人涉足。

白腐菌是自然界中最重要的木质素降解菌，是目前已知的唯一能在纯系培养中有效地将木质素降解为CO2和H2O的一类微生物［3］。本实验是对在现有有机物料腐熟剂的基础上添加木质素降解菌－白腐菌进行研究，以期提高小麦秸秆腐熟速度，缩短堆肥周期，对现有秸秆腐熟剂起到增效作用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 腐熟剂 恒达秸秆腐熟剂，市场购得。

1.1.2 白腐菌菌种 血红密孔菌（Pycnoporus sanguineus）

1.1.3 秸秆及鸡粪 保定八里庄2013年的小麦秸秆，鸡粪采自保定清苑县和惠养殖场。小麦秸秆和鸡粪的水分含量分别为10.5%和11.4%，小麦秸秆木质素含量为22.3%。

1.1.4 塑料袋 规格15cm×25cm

1.2 试验方法

1.2.1 试验处理 试验设物料CK1自然腐熟，CK2加腐熟剂，T1腐熟剂＋白腐菌（5ml），T2腐熟剂＋白腐菌（10ml），T3腐熟剂＋白腐菌（15ml），5个处理，每处理设三次重复。

1.2.2 白腐菌准备 液体发酵2－3天，测定其离心后菌体湿重5－6g／L时，停止发酵，取发酵液备用。

1.2.3 装袋 试验室内进行，先将秸秆切成3cm的小段，堆置前先用水将秸秆湿透，调整含水量60%，测得C／N为64，鸡粪添加量20%，混合均匀，每袋装料750g。腐熟剂添加量10g／袋。各处理白腐菌添加量为5ml、10ml、15ml。混匀后装袋封口。置于室温堆置。

1.2.4 参数测定 分别在1，3，5，7，9，15，20，25，30天测定其物料温度，在3，5，7，9，11，13，15天测定漆酶活性［4］及木质素降解情况。分别在7，9，13天考察堆肥进程。测定碳氮比（C／N），水溶性碳（WSC），阳离子交换量（CEC）。结合堆肥外观和气味进行进行腐熟度判断［5］［6］。木质素的测定采用72%硫酸法（GB2677.8－81）

2 结果与讨论

2.1 不同处理堆肥温度的变化

由图1可以看出，没加腐熟剂的CK1处理升温较慢，前4天温度基本没有变化，30天时，温度缓慢上升到50。而添加腐熟剂的CK2，升温较快，在15天达到最高温度62℃，比CK1高22℃；添加腐熟剂及白腐菌的各处理，升温速度明显高于CK1，温度最高的T3处理11天达到70℃，比CK2处理高8℃，提前4天。不同白腐菌添加量的各处理比较，随着添加量的增大，温度上升越快，越高。综合考虑T2添加量较合适。

2.2 各处理漆酶活性变化情况

由图2可见，自然发酵的对照和添加腐熟剂的处理漆酶活性都较低，添加腐熟剂的处理14天漆酶活性达到最高19.1U／g。而加入白腐菌的各处理，漆酶活性较高，并且随着时间的延长漆酶活性上升，12天时达到最高值，之后逐渐下降。

图1 不同处理堆肥温度变化

图2 各处理漆酶酶活变化情况

2.3 各处理木质素降解率的变化

由图3可知，自然发酵的处理，木质素的降解率最低；腐熟剂处理木质素降解率最高可达到21.1%，这可能跟腐熟剂所含微生物也有较弱的木质素降解能力；添加白腐菌的各处理，木质素降解能力均较高，最高的T3处理降解率可达64.5%，较单独腐熟剂的对照处理降解率高43.5%。可见白腐菌的添加大大促进了麦秆木质素的降解。由图中还可看出，14天以后，木质素的降解率已增长不多，建议14天结束堆肥。

2.4 堆置结束后秸秆腐熟度的判断。

禽畜粪便和城市有机物料堆肥腐熟指标较多，而判断秸秆腐熟的指标不多，参照文献［7－12］综合考虑，本实验对考察各处理碳氮比，水溶性碳、阳离子交换量进行测定，结合物料外观，气味的变化，判断腐熟度。

图3 白腐菌对木质素的降解情况

表1 各处理碳氮比、水溶性碳、离子交换量

由表1可知，自然堆肥14天，C／N下降不明显，T值为0.75＞0.6；CEC值为89.9cmol.kg－1；WSC值为10.5g.kg－1未达到腐熟，此处理堆置30天后再次测定三指标为T值0.44，CEC值为110.9cmol.kg－1；WSC值为4.8g.kg－1，基本腐熟。而加了腐熟剂的 CK2处理，堆置14天，也未达到腐熟指标要求，延长堆肥到18天，测定三指标分别为T值0.54，CEC值为110.9cmol.kg－1；WSC值为4.8g.kg－1基本达到了腐熟指标要求；加了腐熟剂又接种白腐菌的各处理各指标表现较好，14天均达到了腐熟指标要求，尤其添加量为15ml的T3处理10天各项指标就达到了腐熟。比CK2处理节省堆肥时间4天。从外观和气味看，T1－T3处理小麦秸秆经14天堆置后，颜色变为深褐色，可用手碾碎，有明显的腐殖化气味，且在袋子边缘及表面有少许白色菌丝。而只加腐熟剂的CK2颜色略浅些，气味较淡，18天后颜色和气味差别不大。而未加腐熟剂的CK1，小麦秸秆变化不大，用手揉捏不碎，有少许鸡粪的臭味。

3 结论

（1）添加白腐菌对秸秆腐熟有很强的增效作用，添加白腐菌的处理可在很短的时间内达到很高的温度，平均温度高出约6℃，可节约堆肥时间4天左右；

（2）木质素降解率可达到64.5%，比只加腐熟剂的处理高出43.5%。从堆肥结束各项指标来看堆肥14天，添加白腐菌的各处理各项指标均到达腐熟。而只加腐熟剂的处理需要18天，自然腐熟的处理需要30天。

（3）添加白腐菌的各处理间比较，堆肥温度、腐熟时间和各指标差别不大，效果与添加量不成比例关系，所以，建议白腐菌添加量为10ml／750g。

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